从一个井口房工程谈工业结构设计理念

张建华

摘要： 在矿山地面工程中，主斜井井口房属于较复杂的一类结构形式。因其在工程设计中需要建筑、结构、暖通、给排水、机电、机制、采矿等各专业的配合，需要考虑多种限制条件和影响因素，因此从结构设计角度来看，可认为是较为典型的工业结构形式。本文以某矿山的主斜井井口房为例，介绍了工业结构设计中的关键环节和设计重点，并在此基础上对工业结构设计理念进行了总结性的思考。

关键词：建筑结构；工业结构；结构设计；井口房

中图分类号：TU3文献标识码： A

1．引言

在矿山地面工程中，主斜井井口房属于较复杂的一类结构形式。井口房，顾名思义，是设置于井口的房子。主斜井井口房就是与用来提升煤炭的主斜井井口相联的建筑物。因其在工程设计中需要建筑、结构、暖通、给排水、机电、机制、采矿等各专业的配合，需要考虑多种限制条件和影响因素，此外，除了常规受力计算外，还需进行振动结构的动力验算。因此从结构设计角度来看，可认为它是一种较为典型的工业结构形式。

笔者在长期的结构设计工作中尝试性地总结出一套工业结构设计理念，可概括为三个要点：“盛得下”、“禁得住”、“对得上”。

所谓“盛得下”，是指结构方案布置合理，满足（工艺等）对空间的使用要求，使结构、构件和设备在有限的空间里“盛得下”，不能“打架”。属于结构概念设计范畴的要求。

所谓“禁得住”，是指结构及构件的承载力要满足要求，要“禁得住”各种作用。属于结构受力分析范畴的要求。

所谓“对得上”，是指一套图纸内部逻辑一致，图纸与图纸之间的相关数据、图形示意或文字表述都要做到前后一致，能够“对得上”。属于施工图设计范畴的要求。

本文将以笔者亲自设计的某矿山的主斜井井口房为例，介绍工业结构设计中的关键环节和设计重点，并试图将上述理念贯穿于这些环节和重点之中。

2．工程概况

本工程位于内蒙古自治区鄂尔多斯市，建筑面积1231㎡，高20m，由主体和裙楼组成。主体为钢筋混

凝土排架结构，屋面采用轻型屋面梯形钢屋架；裙楼为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土屋面。二者均采用钢筋混凝土独立基础。在主体建筑里，有个独立于主体结构的设备支承结构，用于承托输送机的头部设备。设备支承结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构、钢筋混凝土筏型基础。

3．设计要点

3.1 规范《GB50592-2010》第7.1.6条：“主斜井强力带式输送机驱动装置与头部设备支承结构应采用钢筋混凝土结构，并宜与主体结构脱开。”因此本工程将主体结构和设备支承结构分开单独设计。这样的结果是，两者的基础也必须完全独立。在保证设备支承结构拥有足够的抗力来抵御倾覆及滑移的前提下，使得筏基基底和主体结构的独基基底在一个标高水平上布置得当，相安无事，必要时需对基础轮廓进行调整，比如：使正方形独基调整为偏心长方形基础，以实现 “盛得下”的要求。

3.2 主体排架结构中吊车梁的验算和选用以及牛腿标高的确定。吊车梁验算须根据机制专业提供的吊车数据查吊车梁图集，选择满足承载力要求的吊车梁型号，满足“禁得住”的要求。同时选定吊车轨道联结及车挡型号。关键点是牛腿标高的确定。须根据机制专业对吊车梁下净空的要求，用吊车支点标高减去钢轨高度、橡胶垫厚度、混凝土找平层、吊车梁高度，即为牛腿标高。

3.3屋架的选取与布置。此处重点需要考虑的是建筑设防类别，比如本工程为乙类，抗震设防烈度为7度，则在选用支撑、檩条等时，须按8度来选取。为了固定钢屋架，须在将山墙顶部的框架梁上移的同时，再在其上设置一道钢筋混凝土斜梁，构成与钢架平行放置的梯形钢筋混凝土框架。然后在这个梯形钢筋混凝土框架的侧壁及顶部预埋钢板，用于跟从中跨钢架延伸过来的系杆、横向支撑及檩条相联。于是，如何精确定位预埋件就构成了下一个关键性的工作。工作的结果必须保证钢屋架与山墙顶部框架能够精确对接，以体现“对得上”的要求。

3.4与毗邻构筑物的连接。井口房与主斜井井筒连接处、井口房与上原煤仓栈桥连接处均须重点关注墙上开洞的尺寸和定位，以及由开洞引起的本跨内梁顶标高的调整。这时所考虑的就是“盛的下”的要求。与井筒相交处的开洞依据采矿专业资料确定；与上仓栈桥相交处的开洞依据栈桥结构图纸设计。当整套图纸完成并交付现场施工时，必须确保实际工程能够与毗邻构筑物严丝合缝地“对得上”。

3.5 如遇到空气加热室或配电室与井口房整体而建的情况（如本工程，裙楼一层为空气加热室，二、三层为配电室），则须注意热风道穿越地梁处对地梁及基底标高的影响；同时须注意暖通或机电专业预留洞的位置及尺寸。要求各专业预留洞之间、预留洞和结构之间不得有冲突，这体现了“盛得下”的要求。此处仍须注意平、立、剖面图以及板配筋图之间的呼应关系，各项数据和表述必须完全一致！因为一处的改动，同时会牵连其他多处数据的变动，可谓“牵一发而动全身”。 这也是“对得上”理念的重要内涵之一。

3.6 设备支承结构的布置及振动验算。规范《GB50592-2010》第4.2.5条：“矿井建筑结构设计宜使结构或构件的自振频率远离设备的振动频率。”方法是通过调整结构或构件的刚度和质量。比如本工程，通过加大梁的截面来增大刚度，通过调整结构或构件的固有频率来控制结构的振幅不超过正常使用的允许值。有了足够的动力刚度，结构才能“禁得住”外部动力的作用，才能满足承载能力的要求。

3.7 设备基础的预留洞、预埋螺栓、预留套管等。设备基础的尺寸、标高，预埋件或预留孔的定位、尺寸、锚固方式及长度等，皆须清楚注明，并能够与工艺专业资料“对得上”。

4． 结语

本文以一个主斜井井口房为例，有选择地阐述了工业结构设计中的一些关键环节和重点问题，并将自己长期以来对工业结构设计工作的思考加以提炼，以理念的形式融汇其中，以期让这些设计理念经实践的巨流冲刷后，得到一些佐证，或是证伪。文中提到的设计环节或问题，仅只是冰山一角；三点理念也远未能涵盖结构设计思想的全部。犹如实践的步伐永不间断，理念的提炼也该持续进行。在工程设计中，只有不断思考，勤于总结，才会在未来的设计中避免各种各样的错误出现。

参考文献

[1] GB 50592-2010 煤矿矿井建筑结构设计规范.北京：中国计划出版社，2011.